遥感应用

遥感应用

20世纪90年代以来，环境遥感技术应用越来越广。从陆地的土地覆被变化，城市扩展动态监测评价，土壤侵蚀与地面水污染负荷产生量估算，生物栖息地评价和保护，工程选址以及防护林保护规划和建设。到水域的海洋和海岸带生态环境变迁分析，海面悬浮泥沙、叶绿素含量、黄色物质、海上溢油、赤潮以及热污染等的发现和监测，珊瑚和红树林的现状调查与变化监测，堤坝的规划与水沙平衡分析，水下地形地遥调查以及水域初级生产率的估算。再到大气环境遥感中的城市热岛效应分析，大气污染范围识别与定量评价，大气气溶胶污染特征参数化，全球水、气和化学元素等的循环研究，全球环境变化以及重大自然灾害的评估等，几乎覆盖了整个地球系统。

一、遥感技术在环境科学中的应用

1.遥感技术在水污染监测方面的应用

（1）利用红外扫描仪监视石油污染

全球每年排入海洋的石油及其制品高达1000万吨，利用多光谱航片可对海面石油污染进行半定量分析，将彩色航片同步拍照与近红外片做的彩色密度分割图相比较，更精密地判断和解译信息，参照图片画出不同油膜厚度的大致分级图。通过彩色密度分割图像，特别是数字密度分割图，可以更准确地判断油量的分布情况。通过彩色密度分割可把相差零点零几厚度的海面油膜区分出层次来，这有利于用航空遥感对海面油的扩散分布和半定量研究。浓度大的地方是黄色，往外扩散的油膜变薄，呈黄紫混在一起的颜色，再往外扩散的油膜就更薄些呈紫色。通过对污染发生后各天的气象卫星图像的对比分析，确定油膜的漂移方向，计算出其扩散速度和扩散面积。

（2）利用遥感技术监测水体富营养化

浮游植物中的叶绿素对蓝紫光和红橙光有较强的吸收作用，当水体出现富营养化时，我们就可以利用遥感技术推算出水体中的叶绿素分布情况。赤潮区的海水光谱特征是藻类、泥沙和海水的复合光谱，另外有机或无机颗粒物也会吸收入射光，影响水体的透明度。

（3）通过遥感技术调查废水污染和泥沙污染

废水的颜色与悬浮物性状千差万别，特征曲线上的反射峰位置和强度也不大一样，可以用多光谱合成图像进行监测。水中悬浮泥沙的浓度和粒径增大，水体反射量也会相应增加，反射峰随之红移，定量判读悬浮泥沙浓度的最佳波段是0.65～0.85微米。

（4）应用红外扫描仪监测水体热污染

应用红外扫描仪记录水体的热辐射能量，真实反映其温度差异。在热红外图像上，热水温度高，辐射能量多，呈浅色调。冷水和冰辐射能量少，呈深色调。热排水口处通常呈白色羽流，利用光学技术和计算机对热图像作密度分割，根据少量的同步实测水温，画出水体等温线。

（5）通过遥感技术分析水域的分布变化和水体沼泽化

水体总体反射率较低，选择1.55～1.75微米波段的多时域影像可以分析水域的分布变化。沼泽化在时域图像上反映为水体面积缩小，从水体向边缘有规律变化，显示出不同程度的植被特征。

2.遥感技术在大气环境监测方面的应用

（1）臭氧层

臭氧层位于地球上空25～30千米的平流层中，对0.3米以下紫外区的电磁波有较大吸收，可用紫外波段来测定臭氧层的变化。臭氧层在2.74毫米处也有一个吸收带，可用频率为11O83兆赫兹的地面微波辐射计来测定臭氧在大气中的垂直分布。另外臭氧层会吸收太阳紫外线而升温，可使用红外波段来探测，如用7.75～13.3微米热红外探测器测定臭氧层的温度变化，参照浓度与温度的相关关系，推算出臭氧浓度的水平分布。

（2）大气气溶胶

利用遥感图像可分析大气气溶胶的分布和含量，工业烟雾、火灾浓烟和大规模沙尘暴在遥感图像上都有清晰的图像，可以直接圈定其大致范围。利用周期性气象卫星图可监测沙尘运动，估计其运动速度，及时预报沙尘暴。通过卫星资料可及早发现森林火灾，把灾害损失降到最低。大比例图片可用来调查城市烟囱的数量和分布，还可以通过烟囱阴影的长度来计算其大致高度。应用计算机对影像进行微密度分割，建立烟雾浓度与影像灰度值的相关关系，可测出烟雾浓度的等值线图。

（3）有害气体

彩红外相片可监测有毒气体对污染源周围树木和农作物的危害情况，通过植物对有害气体的敏感性来推断某地区大气污染的程度和性质。一般污染较轻的地区，植被受污染的情况不宜被人察觉，但其光谱反射率却会明显变化，在遥感影像上表现为灰度的差异。正常生长的植物叶片能强烈反射红外线，在彩红外相片上色泽鲜红明亮。受到污染的叶子，其叶绿素遭到破坏，对红外线的反射能力下降，其彩红外相片颜色发暗，如白蜡树受污染后呈紫红色，柳树呈品红色略带蓝灰色。

（4）气候变化

美国、欧盟、日本和俄罗斯的地球同步轨道气象卫星组成的静止气象卫星监测系统昼夜不停地观测地球的气候变化，得到全球范围内的大气参数、海洋参数、地表状况、辐射收支和臭氧分布等信息，对全球变暖、臭氧层空洞以及厄尔尼诺现象的研究非常重要。

3.遥感技术在城市环境监测与管理中的应用

彩红外遥感影像可监测固体废弃物引起的生态环境变化，热红外遥感影像可调查工业废水和废气的排放情况。城市道路宽的呈带状和环状，窄的呈线状，城市广场一般以块状蓝灰色与街道紧密相连于中心地带。居民区呈灰色，高层楼房带有宽长影，平房呈密集排列的小长方块状。水系呈浅蓝色，绿地呈红色。从遥感图像上获取这些信息，对优化城市结构有很大帮助。另外城市里的高大建筑物对太阳辐射和其他热辐射的吸收和释放特性跟以土地和农作物为主要下垫面的郊区有很大不同，利用热红外遥感对城市下垫面进行分析就可以得出城市的热岛效应。

4.应用遥感技术监控生态环境

遥感影像真实记录地貌形态特征并提供各环境参数的组合情况，根据其空间一致性和差异性进行区域环境范围的生态区划。利用遥感卫星相片还可以编制森林树种、生长状况和森林覆盖图，使用计算机集群分类，精度可高达8O% 。一般野生动物环境与森林植被关系最为密切，通过研究植物的分布与长势可大致确定动物的活动繁殖场所，从而编制森林野生动物保护规划。

5.利用遥感技术监测自然灾害

遥感技术对于暴雨、水土流失、地震和山体滑坡等地质灾害的调查与监测也很有效。比如说地震与地球活动构造块体分布及其活动方式密切相关，利用卫星预测地震技术主要集中在电磁波辐射和电离层异常监测、地表形变监测、红外辐射监测以及卫星重力监测等方面。但由于目前技术条件的限制，地震还是不能准确预测，2008年5月的汶川大地震几乎震碎了中国人的心，期待有一天，我们中国人能通过遥感技术准确预测地震灾害，今天的悲剧永远不要发生了。

二、遥感在土地资源中的应用

遥感技术是土地资源状况调查评价与动态监测的重要技术手段。随着遥感技术在空间识别、地物波谱识别和变化时间识别方面能力的提高，土地遥感正在成为遥感科学的重要分支。

我国历来对国土资源十分重视，特别是自国土资源部成立以来，非常重视土地资源的动态监测工作，从1999年开始，遥感监测工作作为国土资源大调查的重要组成部分，连续16年，每年开展对全国重点地区的遥感监测。

土地遥感的应用领域包括：监测建设用地变化趋势、布局及规模；为土地资源管理提供现势基础资料；辅助检查土地利用总体规划执行情况；复核土地变更调查；辅助开展土地变更调查；辅助开展土地利用现状图更新；基本农田保护区监测；配合土地执法检查。

三、遥感在矿产资源中的应用

不论用什么方法找矿，了解矿床形成过程和成矿原理都是非常重要的，遥感找矿也不例外。在漫长的地质年代里，沉积、岩浆及变质三大类岩石也在不停地进行转化，在地质构造等作用下，可以在不同类型的岩石中，形成由各种不同的金属矿物和非金属矿物富集而形成的各种矿床，而遥感影像能够真实地记录地球表面三大类岩石的光谱与纹理特征。同时，采用遥感技术圈定各类构造形态、色异常等现象，对于矿产调查、圈定成矿远景区、成矿预测也有着重要的指导作用。

遥感技术寻找油是通过提取遥感影像的烃类微渗漏信息来预测油区的烃类微渗漏晕以其特有的 波谱特性可以被遥感技术检测，从而实现油气预测，这也是遥感技术直接找油的原理。

四、遥感在城市建设中的应用

城市是一个时代经济、社会、科学和文化的汇聚点，在全面建设小康社会中，我国城市化速度还将加快。遥感在城市建设中应用主要为以下三个方面：城市景观结构调查。土地是城市赖以存在的物质基础，城市遥感首先就是调查城市土地利用状况，提供工商业、文化、交通、绿地和水体的分布和面积；城市道路规划与交通环境分析。低空航空摄影对全市车流的瞬时调查，就可以几乎同时测出各个路段和交叉路口的机动车和自行车的车流密度，编绘出主要道路交叉口的车流量图，既简便易行，又准确可靠，在交通管理、道路拓宽和过街桥、立交桥选址等方面，都能够发挥作用；城市环境污染调查。受污染损害的植物，叶片叶绿素降低，在彩色红外像片上红的成分减少，污染程度通过影像色调的变化被记录下来，再参考树木缺株、形态或冠幅变小的程度，就可以绘制出分轻、中、重三级的污染程度。

五、遥感在海洋领域的应用

海洋遥感是指以海洋及海岸带作为监测、研究对象的遥感，包括物理海洋学遥感、生物海洋学、化学海洋学遥感与海水监测、海洋污染监测等。海洋遥感大幅度提升了海洋调查技术水平，与其余调查手段相比，具有很明显的优势。如：不受恶劣自然条件的限制、拓展了海洋调查的广度、能够实时长效的进行检测、庞大的信息获取量以及应用范围的多样性。

六、遥感在气象中的应用

气象卫星的出现，为人类自上而下观测大气层和地表、生态的变化提供了一种新型可靠的手段，由此应运而生的卫星气象成为大气科学发展史上又一新的里程碑。气象遥感的研究内容主要包括两个方面：一是寻找从卫星上探测和获取大气中主要气象要素和大气现象的理论和方法；二是研究卫星资料的处理技术和使用方法。例如利用红外通道和可见光通道中对比，可以很好解决大雾区、中高云区及地表的区分问题，区别出哪些是雾，哪些是云，哪些是裸露地表，此外利用遥感还可以对沙尘暴有很好的监控作用。

七、遥感在地质灾害管理中的应用

传统的获取灾害损失评估信息方法主要依靠地面调查以及历史资料，耗费时间过长且因资料更新滞后，不能及时的体现地质灾害管理的作用。随着遥感技术及其他相关高新技术的高速发展，地质灾害遥感调查正处于逐步推广的阶段。卫星遥感技术的宏观性、全天候和全天时以及周期性，为地质灾害的研究提供了强有力的手段，并逐渐成为地球灾害监测系统工程中的主要技术。遥感技术已经应用于地质灾害管理的整个过程。在地质灾害调查、监测、预警、评估的四个阶段中，均能够及时准确的提供调查、评估、预警，为地质灾害管理工作的开展提供依据。

八、遥感在考古中的应用

考古工作，是探索人类文明发展的重要手段。随着考古研究工作的扩展，考古学家们从了解个别的考古遗址文化上升到对某一地区、某一国家，或者是更大范围的一个时空去认识人类文明的发展，这就需要考察更大的范围与空间，仅依靠地面的考古资料就显得不足，而且也很难使资料收集得完整，利用肉眼去观察分析考古遗迹现象受时间、地点、气候、光照等诸多因素影响，具有很大的局限性。而高分辨率遥感图像、航拍像片的分辨率均可达到1m左右，同时可全球、全天候覆盖，加上特殊信号可以穿透地表，开展更加精确探测的探测工作，这些先进技术在考古研究、文物保护管理上可起到决定性的作用。

从考古的角度来看，人类遗产的挖掘是继承和弘扬古代文明的重要途经。利用遥感技术开展古遗址寻找、普查研究是最为有效的手段。遥感信息古遗址研究不仅可以填补或充实人类文明历史，而且对研究古代地缘政治，确定历史时期的军事和疆域争议十分重要，且将大大提高田野考古的效率和质量，把我国的考古学提高到一个新的高度。